[发明专利]一种减变速一体化面齿轮副及其加工方法

权利要求书

1.一种减变速一体化面齿轮副，包括主动齿轮和从动齿轮，其特征在于：所述主动齿轮为渐开线直齿小圆柱齿轮，所述从动齿轮为非圆柱体面齿轮；所述面齿轮的轮齿均匀分布在其端面边缘，轮齿由标准圆柱直齿齿轮插刀包络而成，所述标准圆柱直齿齿轮的模数与小圆柱齿轮的模数相同，且节圆半径大于小圆柱齿轮节圆半径；面齿轮的节面为平面并垂直于该面齿轮的回转轴线，面齿轮的节曲线为其节面上的一条非圆形曲线；小圆柱齿轮上分度圆所在的圆柱面为节圆柱面，所述直齿小圆柱齿轮与面齿轮的回转轴正交，两者互相啮合，小圆柱齿轮的节圆柱面与面齿轮的节面相切，小圆柱齿轮的节圆柱面与面齿轮的节曲线点接触并保持纯滚动。

2.根据权利要求1所述的一种减变速一体化面齿轮副，其特征在于，小圆柱齿轮的节圆柱面与面齿轮的节曲线点接触并保持纯滚动，在小圆柱齿轮节圆柱面与面齿轮节曲线相切点处的线速度是相同的，表示为

式中，ω₁为小圆柱齿轮的角速度，ω₂为面齿轮的角速度，R为小圆柱齿轮分度圆半径；在极坐标中，节曲线表示为其中r为节曲线的向径，为节曲线的极角，面齿轮的回转轴穿过极坐标系的原点；则小圆柱齿轮与面齿轮的传动比为

由于面齿轮的向径r随面齿轮转角变化，小圆柱齿轮的分度圆半径R是固定值，所以传动比i随面齿轮的转角变化，小圆柱齿轮的转角θ_f表示为

小圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动比等于减速比i_j与变速比i_b的乘积，令式替换成R_b，通过运算可得一个假想圆柱齿轮的半径R_b为

式中，n为面齿轮节曲线的周期数，则小圆柱齿轮与面齿轮的变速比和减速比分别为和i_j＝R_b/R，确定面齿轮的节曲线方程为

3.根据权利要求1所述的一种减变速一体化面齿轮副，其特征在于：所述面齿轮的节曲线可以为椭圆曲线或偏心圆曲线。

4.根据权利要求1所述的一种减变速一体化面齿轮副，其特征在于：所述面齿轮的节曲线为封闭或敞开的光滑非圆曲线。

5.根据权利要求1所述的一种减变速一体化面齿轮副，其特征在于：面齿轮的齿顶面和齿根面分别是平行于面齿轮节面的平面，齿顶高为mh_a^*，齿根高为m(h_a^*+c^*)；

其中，m为小圆柱齿轮的模数，h_a^*为标准圆柱直齿轮的齿顶高系数，c^*为标准圆柱直齿轮的齿根高系数。

6.根据权利要求1所述的一种减变速一体化面齿轮副，其特征在于：所述面齿轮上轮齿的内径曲线和外径曲线均为节曲线的法向等距线。

7.一种减变速一体化面齿轮副的加工方法，其特征在于：所述面齿轮的轮齿由标准圆柱直齿齿轮插刀包络而成，直齿齿轮插刀的回转轴线与面齿轮轮坯的回转轴线正交；直齿齿轮插刀的节圆柱面与面齿轮的节面相切，直齿齿轮插刀的模数与小圆柱齿轮的模数相同，齿数多于小圆柱齿轮的齿数；直齿齿轮插刀和面齿轮的轮坯均绕固定几何轴线回转，面齿轮的轮齿的加工步骤如下：

(1)直齿齿轮插刀沿轴线方向进给切削面齿轮的轮坯；

(2)面齿轮的轮坯沿轴线方向退刀；

(3)直齿齿轮插刀沿轴线方向退刀至初始位置，然后面齿轮的轮坯沿轴线进给至初始位置；

(4)直齿齿轮插刀转过角度Δθ_w，面齿轮轮坯的转过角度二者关系为

式中，ρ为直齿齿轮插刀的节圆半径，为节曲线的极坐标方程，为节曲线的极角，w为直齿齿轮插刀切削运动的次数；

(5)重复以上步骤，直至加工出完整面齿轮；

(6)面齿轮与小圆柱齿轮互相啮合组成面齿轮副。